include/sys/dbuf.h

   1 /*
   2  * CDDL HEADER START
   3  *
   4  * The contents of this file are subject to the terms of the
   5  * Common Development and Distribution License (the "License").
   6  * You may not use this file except in compliance with the License.
   7  *
   8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
   9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
  10  * See the License for the specific language governing permissions
  11  * and limitations under the License.
  12  *
  13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
  14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
  15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
  16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
  17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
  18  *
  19  * CDDL HEADER END
  20  */
  21 /*
  22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  23  * Copyright (c) 2012, 2015 by Delphix. All rights reserved.
  24  * Copyright (c) 2013 by Saso Kiselkov. All rights reserved.
  25  * Copyright (c) 2014 Spectra Logic Corporation, All rights reserved.
  26  */
  27
  28 #ifndef _SYS_DBUF_H
  29 #define _SYS_DBUF_H
  30
  31 #include <sys/dmu.h>
  32 #include <sys/spa.h>
  33 #include <sys/txg.h>
  34 #include <sys/zio.h>
  35 #include <sys/arc.h>
  36 #include <sys/zfs_context.h>
  37 #include <sys/refcount.h>
  38 #include <sys/zrlock.h>
  39 #include <sys/multilist.h>
  40
  41 #ifdef  __cplusplus
  42 extern "C" {
  43 #endif
  44
  45 #define IN_DMU_SYNC 2
  46
  47 /*
  48  * define flags for dbuf_read
  49  */
  50
  51 #define DB_RF_MUST_SUCCEED      (1 << 0)
  52 #define DB_RF_CANFAIL           (1 << 1)
  53 #define DB_RF_HAVESTRUCT        (1 << 2)
  54 #define DB_RF_NOPREFETCH        (1 << 3)
  55 #define DB_RF_NEVERWAIT         (1 << 4)
  56 #define DB_RF_CACHED            (1 << 5)
  57 #define DB_RF_NO_DECRYPT        (1 << 6)
  58
  59 /*
  60  * The simplified state transition diagram for dbufs looks like:
  61  *
  62  *              +----> READ ----+
  63  *              |               |
  64  *              |               V
  65  *  (alloc)-->UNCACHED       CACHED-->EVICTING-->(free)
  66  *              |               ^        ^
  67  *              |               |        |
  68  *              +----> FILL ----+        |
  69  *              |                        |
  70  *              |                        |
  71  *              +--------> NOFILL -------+
  72  *
  73  * DB_SEARCH is an invalid state for a dbuf. It is used by dbuf_free_range
  74  * to find all dbufs in a range of a dnode and must be less than any other
  75  * dbuf_states_t (see comment on dn_dbufs in dnode.h).
  76  */
  77 typedef enum dbuf_states {
  78         DB_SEARCH = -1,
  79         DB_UNCACHED,
  80         DB_FILL,
  81         DB_NOFILL,
  82         DB_READ,
  83         DB_CACHED,
  84         DB_EVICTING
  85 } dbuf_states_t;
  86
  87 struct dnode;
  88 struct dmu_tx;
  89
  90 /*
  91  * level = 0 means the user data
  92  * level = 1 means the single indirect block
  93  * etc.
  94  */
  95
  96 struct dmu_buf_impl;
  97
  98 typedef enum override_states {
  99         DR_NOT_OVERRIDDEN,
 100         DR_IN_DMU_SYNC,
 101         DR_OVERRIDDEN
 102 } override_states_t;
 103
 104 typedef struct dbuf_dirty_record {
 105         /* link on our parents dirty list */
 106         list_node_t dr_dirty_node;
 107
 108         /* transaction group this data will sync in */
 109         uint64_t dr_txg;
 110
 111         /* zio of outstanding write IO */
 112         zio_t *dr_zio;
 113
 114         /* pointer back to our dbuf */
 115         struct dmu_buf_impl *dr_dbuf;
 116
 117         /* pointer to next dirty record */
 118         struct dbuf_dirty_record *dr_next;
 119
 120         /* pointer to parent dirty record */
 121         struct dbuf_dirty_record *dr_parent;
 122
 123         /* How much space was changed to dsl_pool_dirty_space() for this? */
 124         unsigned int dr_accounted;
 125
 126         /* A copy of the bp that points to us */
 127         blkptr_t dr_bp_copy;
 128
 129         union dirty_types {
 130                 struct dirty_indirect {
 131
 132                         /* protect access to list */
 133                         kmutex_t dr_mtx;
 134
 135                         /* Our list of dirty children */
 136                         list_t dr_children;
 137                 } di;
 138                 struct dirty_leaf {
 139
 140                         /*
 141                          * dr_data is set when we dirty the buffer
 142                          * so that we can retain the pointer even if it
 143                          * gets COW'd in a subsequent transaction group.
 144                          */
 145                         arc_buf_t *dr_data;
 146                         blkptr_t dr_overridden_by;
 147                         override_states_t dr_override_state;
 148                         uint8_t dr_copies;
 149                         boolean_t dr_nopwrite;
 150                         boolean_t dr_raw;
 151                 } dl;
 152         } dt;
 153 } dbuf_dirty_record_t;
 154
 155 typedef struct dmu_buf_impl {
 156         /*
 157          * The following members are immutable, with the exception of
 158          * db.db_data, which is protected by db_mtx.
 159          */
 160
 161         /* the publicly visible structure */
 162         dmu_buf_t db;
 163
 164         /* the objset we belong to */
 165         struct objset *db_objset;
 166
 167         /*
 168          * handle to safely access the dnode we belong to (NULL when evicted)
 169          */
 170         struct dnode_handle *db_dnode_handle;
 171
 172         /*
 173          * our parent buffer; if the dnode points to us directly,
 174          * db_parent == db_dnode_handle->dnh_dnode->dn_dbuf
 175          * only accessed by sync thread ???
 176          * (NULL when evicted)
 177          * May change from NULL to non-NULL under the protection of db_mtx
 178          * (see dbuf_check_blkptr())
 179          */
 180         struct dmu_buf_impl *db_parent;
 181
 182         /*
 183          * link for hash table of all dmu_buf_impl_t's
 184          */
 185         struct dmu_buf_impl *db_hash_next;
 186
 187         /* our block number */
 188         uint64_t db_blkid;
 189
 190         /*
 191          * Pointer to the blkptr_t which points to us. May be NULL if we
 192          * don't have one yet. (NULL when evicted)
 193          */
 194         blkptr_t *db_blkptr;
 195
 196         /*
 197          * Our indirection level.  Data buffers have db_level==0.
 198          * Indirect buffers which point to data buffers have
 199          * db_level==1. etc.  Buffers which contain dnodes have
 200          * db_level==0, since the dnodes are stored in a file.
 201          */
 202         uint8_t db_level;
 203
 204         /* db_mtx protects the members below */
 205         kmutex_t db_mtx;
 206
 207         /*
 208          * Current state of the buffer
 209          */
 210         dbuf_states_t db_state;
 211
 212         /*
 213          * Refcount accessed by dmu_buf_{hold,rele}.
 214          * If nonzero, the buffer can't be destroyed.
 215          * Protected by db_mtx.
 216          */
 217         refcount_t db_holds;
 218
 219         /* buffer holding our data */
 220         arc_buf_t *db_buf;
 221
 222         kcondvar_t db_changed;
 223         dbuf_dirty_record_t *db_data_pending;
 224
 225         /* pointer to most recent dirty record for this buffer */
 226         dbuf_dirty_record_t *db_last_dirty;
 227
 228         /*
 229          * Our link on the owner dnodes's dn_dbufs list.
 230          * Protected by its dn_dbufs_mtx.
 231          */
 232         avl_node_t db_link;
 233
 234         /*
 235          * Link in dbuf_cache.
 236          */
 237         multilist_node_t db_cache_link;
 238
 239         /* Data which is unique to data (leaf) blocks: */
 240
 241         /* User callback information. */
 242         dmu_buf_user_t *db_user;
 243
 244         /*
 245          * Evict user data as soon as the dirty and reference
 246          * counts are equal.
 247          */
 248         uint8_t db_user_immediate_evict;
 249
 250         /*
 251          * This block was freed while a read or write was
 252          * active.
 253          */
 254         uint8_t db_freed_in_flight;
 255
 256         /*
 257          * dnode_evict_dbufs() or dnode_evict_bonus() tried to
 258          * evict this dbuf, but couldn't due to outstanding
 259          * references.  Evict once the refcount drops to 0.
 260          */
 261         uint8_t db_pending_evict;
 262
 263         uint8_t db_dirtycnt;
 264 } dmu_buf_impl_t;
 265
 266 /* Note: the dbuf hash table is exposed only for the mdb module */
 267 #define DBUF_MUTEXES 8192
 268 #define DBUF_HASH_MUTEX(h, idx) (&(h)->hash_mutexes[(idx) & (DBUF_MUTEXES-1)])
 269 typedef struct dbuf_hash_table {
 270         uint64_t hash_table_mask;
 271         dmu_buf_impl_t **hash_table;
 272         kmutex_t hash_mutexes[DBUF_MUTEXES];
 273 } dbuf_hash_table_t;
 274
 275 uint64_t dbuf_whichblock(const struct dnode *di, const int64_t level,
 276     const uint64_t offset);
 277
 278 void dbuf_create_bonus(struct dnode *dn);
 279 int dbuf_spill_set_blksz(dmu_buf_t *db, uint64_t blksz, dmu_tx_t *tx);
 280
 281 void dbuf_rm_spill(struct dnode *dn, dmu_tx_t *tx);
 282
 283 dmu_buf_impl_t *dbuf_hold(struct dnode *dn, uint64_t blkid, void *tag);
 284 dmu_buf_impl_t *dbuf_hold_level(struct dnode *dn, int level, uint64_t blkid,
 285     void *tag);
 286 int dbuf_hold_impl(struct dnode *dn, uint8_t level, uint64_t blkid,
 287     boolean_t fail_sparse, boolean_t fail_uncached,
 288     void *tag, dmu_buf_impl_t **dbp);
 289
 290 void dbuf_prefetch(struct dnode *dn, int64_t level, uint64_t blkid,
 291     zio_priority_t prio, arc_flags_t aflags);
 292
 293 void dbuf_add_ref(dmu_buf_impl_t *db, void *tag);
 294 boolean_t dbuf_try_add_ref(dmu_buf_t *db, objset_t *os, uint64_t obj,
 295     uint64_t blkid, void *tag);
 296 uint64_t dbuf_refcount(dmu_buf_impl_t *db);
 297
 298 void dbuf_rele(dmu_buf_impl_t *db, void *tag);
 299 void dbuf_rele_and_unlock(dmu_buf_impl_t *db, void *tag);
 300
 301 dmu_buf_impl_t *dbuf_find(struct objset *os, uint64_t object, uint8_t level,
 302     uint64_t blkid);
 303
 304 int dbuf_read(dmu_buf_impl_t *db, zio_t *zio, uint32_t flags);
 305 void dmu_buf_will_not_fill(dmu_buf_t *db, dmu_tx_t *tx);
 306 void dmu_buf_will_fill(dmu_buf_t *db, dmu_tx_t *tx);
 307 void dmu_buf_fill_done(dmu_buf_t *db, dmu_tx_t *tx);
 308 void dbuf_assign_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db, arc_buf_t *buf, dmu_tx_t *tx);
 309 dbuf_dirty_record_t *dbuf_dirty(dmu_buf_impl_t *db, dmu_tx_t *tx);
 310 arc_buf_t *dbuf_loan_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db);
 311 void dmu_buf_write_embedded(dmu_buf_t *dbuf, void *data,
 312     bp_embedded_type_t etype, enum zio_compress comp,
 313     int uncompressed_size, int compressed_size, int byteorder, dmu_tx_t *tx);
 314
 315 void dbuf_destroy(dmu_buf_impl_t *db);
 316
 317 void dbuf_unoverride(dbuf_dirty_record_t *dr);
 318 void dbuf_sync_list(list_t *list, int level, dmu_tx_t *tx);
 319 void dbuf_release_bp(dmu_buf_impl_t *db);
 320
 321 void dbuf_free_range(struct dnode *dn, uint64_t start, uint64_t end,
 322     struct dmu_tx *);
 323
 324 void dbuf_new_size(dmu_buf_impl_t *db, int size, dmu_tx_t *tx);
 325
 326 void dbuf_stats_init(dbuf_hash_table_t *hash);
 327 void dbuf_stats_destroy(void);
 328
 329 #define DB_DNODE(_db)           ((_db)->db_dnode_handle->dnh_dnode)
 330 #define DB_DNODE_LOCK(_db)      ((_db)->db_dnode_handle->dnh_zrlock)
 331 #define DB_DNODE_ENTER(_db)     (zrl_add(&DB_DNODE_LOCK(_db)))
 332 #define DB_DNODE_EXIT(_db)      (zrl_remove(&DB_DNODE_LOCK(_db)))
 333 #define DB_DNODE_HELD(_db)      (!zrl_is_zero(&DB_DNODE_LOCK(_db)))
 334
 335 void dbuf_init(void);
 336 void dbuf_fini(void);
 337
 338 boolean_t dbuf_is_metadata(dmu_buf_impl_t *db);
 339
 340 #define DBUF_GET_BUFC_TYPE(_db) \
 341         (dbuf_is_metadata(_db) ? ARC_BUFC_METADATA : ARC_BUFC_DATA)
 342
 343 #define DBUF_IS_CACHEABLE(_db)                                          \
 344         ((_db)->db_objset->os_primary_cache == ZFS_CACHE_ALL ||         \
 345         (dbuf_is_metadata(_db) &&                                       \
 346         ((_db)->db_objset->os_primary_cache == ZFS_CACHE_METADATA)))
 347
 348 #define DBUF_IS_L2CACHEABLE(_db)                                        \
 349         ((_db)->db_objset->os_secondary_cache == ZFS_CACHE_ALL ||       \
 350         (dbuf_is_metadata(_db) &&                                       \
 351         ((_db)->db_objset->os_secondary_cache == ZFS_CACHE_METADATA)))
 352
 353 #ifdef ZFS_DEBUG
 354
 355 /*
 356  * There should be a ## between the string literal and fmt, to make it
 357  * clear that we're joining two strings together, but gcc does not
 358  * support that preprocessor token.
 359  */
 360 #define dprintf_dbuf(dbuf, fmt, ...) do { \
 361         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_DPRINTF) { \
 362         char __db_buf[32]; \
 363         uint64_t __db_obj = (dbuf)->db.db_object; \
 364         if (__db_obj == DMU_META_DNODE_OBJECT) \
 365                 (void) strcpy(__db_buf, "mdn"); \
 366         else \
 367                 (void) snprintf(__db_buf, sizeof (__db_buf), "%lld", \
 368                     (u_longlong_t)__db_obj); \
 369         dprintf_ds((dbuf)->db_objset->os_dsl_dataset, \
 370             "obj=%s lvl=%u blkid=%lld " fmt, \
 371             __db_buf, (dbuf)->db_level, \
 372             (u_longlong_t)(dbuf)->db_blkid, __VA_ARGS__); \
 373         } \
 374 _NOTE(CONSTCOND) } while (0)
 375
 376 #define dprintf_dbuf_bp(db, bp, fmt, ...) do {                  \
 377         if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_DPRINTF) {                    \
 378         char *__blkbuf = kmem_alloc(BP_SPRINTF_LEN, KM_SLEEP);  \
 379         snprintf_blkptr(__blkbuf, BP_SPRINTF_LEN, bp);          \
 380         dprintf_dbuf(db, fmt " %s\n", __VA_ARGS__, __blkbuf);   \
 381         kmem_free(__blkbuf, BP_SPRINTF_LEN);                    \
 382         }                                                       \
 383 _NOTE(CONSTCOND) } while (0)
 384
 385 #define DBUF_VERIFY(db) dbuf_verify(db)
 386
 387 #else
 388
 389 #define dprintf_dbuf(db, fmt, ...)
 390 #define dprintf_dbuf_bp(db, bp, fmt, ...)
 391 #define DBUF_VERIFY(db)
 392
 393 #endif
 394
 395
 396 #ifdef  __cplusplus
 397 }
 398 #endif
 399
 400 #endif /* _SYS_DBUF_H */